触摸屏贴合工艺应用

前言

车载电子逐步采用触摸按键面板(图1)替代传统的物理按键面板(图2)，而性价比最好的当属电容式感应触摸薄膜。电容式感应触摸薄膜能够穿透绝缘材料（玻璃、塑料等）外壳 8mm以上，可以准确无误地侦测到手指的有效触摸区域。还保证了产品的灵敏度、稳定性、可靠性等，不会因环境条件的改变或长期使用而发生变化，并具有防水和强抗干扰能力，超强防护，超强适应温度范围等优点。电容触摸薄膜结构如图3。

左边图1是触摸按键面板；右边图2是物理按键面板。

图3.  电容式触摸薄膜

随着膜片技术的进步，触摸面板应用在汽车上也愈来愈普遍了，具有如下优点：

增强用户体验 - 触、听、视三维效果

提升产品价值

寿命长，可靠性高

可以适应不同的面板外形

可以使用多种背光效果

可以防水、防尘、防油污、防静电干扰、防异响；

可以规避头碰法规ECE R21

相对于传统的按键面板，触摸面板有以下不足：

容易在光亮面板留下指纹；

每次点按都要注视面板才能找到准确的按键，行车时很难做“盲操”；

一些像空调温度、风量、音量等的调节，无机械旋钮方便操作。

触摸薄膜贴合主要分为贴合和脱泡两个工艺过程，贴合主要起到定位、初步粘接作用，此过程中会存在一定的气泡残留在贴合面中；脱泡起到挤出气泡、强化粘接效果的作用。随着汽车电子的日益发展，汽车厂商正在把重点逐步转向用户体验和个性化需求的设计上，汽车人机操作界面开始采用一体式和曲面式。操作面板有了一定的弧度，且面板内有导柱、螺丝柱等凸点，与传统的平面挤压贴合和滚压贴合有差异，触控面板贴合一般采用真空气囊贴合，图4为触摸薄膜的贴合工艺过程。

图4. 贴合工艺过程

贴合的工艺要求

1.触控膜来料需要重点管控压痕（材料不允许有接头）、折痕、白点、异物、针孔、凹陷、气泡。

2.存放条件：

1）环境：触控膜一般保存在无尘室，避免粉尘污染。

2）温度：触控膜需要存储在合适的温度，温度过低会降低胶的粘性；温度过高时，它会让光反应基产生老化，混合比例异常，从而使得OCA胶发生发黄的现象。

3）湿度：触控膜需要存储在合适的温度，湿度过高会影响胶水受潮，压合时会溢胶； 湿度过低胶水脱离水分会硬化。

4）放置：竖立放置，避免OCA受到重压造成压痕不良。

5）避光保存。

3.车间环境

1）洁净度：推荐在千级车间进行贴合，防止空气中的粉尘影响贴合效果；如车间环境在万级，需要在设备和操作区域上加装FFU。

2）温度：温度过高，胶的流动性高，引起挤压气泡；温度过低，降低胶的活性。

3）湿度：湿度过高会影响胶水受潮，压合时会溢胶； 湿度过低胶水脱离水分会硬化。

4.面板清洁

1）等离子清洁（plasma clean）：采用等离子对面板贴合面进行清洁，可均匀地活化贴合面表面，增加了材料表面的粘附性；同时也可以清理塑胶表面轻度的有机污染物；等离子表面处理的效果可以简单地用滴水或达因笔来验证。

2）离子风清洁：采用离子风清洁面板表面的灰尘，同时消除塑胶表面的静电吸附。

下图5显示一种塑胶材料等离子清洁后水滴角从约60°的变为约22°，活性增强。

图5.  等离子清洁前后水滴角

5.贴合参数及要求

1）贴合温度：正常车间环境温度下即可进行贴合，为获取更加的贴合效果，可在夹具内增加发热芯，主要是对OCA光学胶软化，使OCA胶贴合出来气泡更少；但过高的温度反而会引起针孔小气泡。

2）真空度：真空度越高，贴合效果越好，达到越高的真空度，需要越长的时间，影响生产效率。

3）压合力：压力过高，会造成膜片损坏，压力过低，粘接力不足，产品生产需要验证不同的压力下的贴合效果。

4）下压速度：匀速缓慢下压，过快的下压速度会引起堆胶造成压痕，下压速度过慢，影响效率。

5）保压时间：保压时间根据贴合的实际效果调整，以达到消除气泡的目的。

6）定位精度：主要与夹具的制作精度相关，采用定位孔定位/定位柱定位优于采用边界定位精度。

7）人工撕保护胶的时候，需要用力均匀，防止将胶扯变形。

脱泡过程

触控膜放置在高压、较高温度的环境下,可以挤出膜片内的气体，以达到脱泡的目的。一般触摸面板贴合后的气泡小于2mm,再经过脱泡机脱泡处理后，气泡都可以消除；过大的气泡需要先采用单点脱泡。脱泡过程如图6所示。

图6. 脱泡过程

脱泡工艺要求

1.压力：加速胶的流动，施加压力去除气泡。膜片越厚，气压压力越大，但要防止过高的压力造成膜片的损坏。

2.温度：增加胶的粘度，加速胶的流动性，增加润湿度。但过高的温度反而容易产生针眼小气泡和气泡的反弹；在工作时，通常加压和加温同时进行。

3.时间：使胶持续流动，催化流入现象，去除气泡。压力越大，时间越短，但压力增压过快会引起膜片皱折。

4.泄压速度：泄压时保持温度不变，缓慢泄压至室外常压停止；过快的泄压速度会引起气泡的反弹。

产品质量要求

触摸按键面板操作面都是高光面板，操作过程需要特别保护，避免损坏；经过贴合和脱泡后的面板需要满足以下要求：

1）排线接口不可压伤或折弯，需要在压合过程需对排线接口进行保护。

2）面板不可有压痕或划痕，需要保证面板在压合过程中，无硬质物质接触。

3）压合后的产品不能产生大于2mm的气泡（大于2mm的气泡会影响脱泡）。

4）压合后膜片偏移量<0.2mm。

5）脱泡后的触控屏感应区域和透光区域不能出现气泡，其他区域气泡小于0.2mm。

6）贴合面内不可有人眼可识别的粉尘、异物、脏污、压痕、皱折、对位不良。

7）贴合后的产品使用功能正常

总结

1.使用自动贴合机贴合触摸按键面板，可以减少贴合过程中产生的气泡，但还会残留部分小气泡，使用高压脱泡机可将残余的气泡消除。

2.触摸薄膜采用的OCA胶质量非常重要，质量差的OCA胶杂质多、粘性差，虽然在高压下可以强制性脱泡，但时间一长，气泡会反弹；这要求在膜片选型时，需要重点关注膜片OCA胶的质量。

3.触摸按键面板的主要不良是气泡，需要确定故障气泡产生的原因，空气气泡重点关注的是设备的工艺参数设置和产品的设计；来料杂质引起的气泡，需要做好产品贴合前的除尘，并在洁净车间内进行贴合，OCA胶内的杂质是无法清洁的，需要做报废处理。

4.触摸面板贴合和脱泡后产品，当前主要采用人工检查，AOI等光学设备还未能应用于产品的检查，产品出货质量受操作员检测能力的影响。